Citi sÄrijas raksti:
- Stafetes vÄsture
- Elektronisko datoru vÄsture
- Tranzistora vÄsture
- Interneta vÄsture
Kara tÄ«Ä£elis noteica pamatu tranzistora parÄdÄ«Å”anÄs brÄ«dim. No 1939. lÄ«dz 1945. gadam tehniskÄs zinÄÅ”anas pusvadÄ«tÄju jomÄ ÄrkÄrtÄ«gi paplaÅ”inÄjÄs. Un tam bija viens vienkÄrÅ”s iemesls: radars. SvarÄ«gÄkÄ kara tehnoloÄ£ija, kuras piemÄri ir: gaisa uzlidojumu noteikÅ”ana, zemÅ«deÅu meklÄÅ”ana, nakts uzlidojumu virzÄ«Å”ana uz mÄrÄ·iem, pretgaisa aizsardzÄ«bas sistÄmu un jÅ«ras ieroÄu mÄrÄ·ÄÅ”ana. Inženieri pat ir iemÄcÄ«juÅ”ies sÄ«kus radarus artilÄrijas Å”ÄviÅos iesist tÄ, lai tie eksplodÄtu, lidojot tuvu mÄrÄ·im. . TomÄr Ŕīs spÄcÄ«gÄs jaunÄs militÄrÄs tehnoloÄ£ijas avots bija mierÄ«gÄkÄ jomÄ: atmosfÄras augÅ”Äjo slÄÅu izpÄte zinÄtniskiem nolÅ«kiem.
Radars
1901. gadÄ Marconi Wireless Telegraph Company veiksmÄ«gi pÄrsÅ«tÄ«ja bezvadu ziÅojumu pÄri Atlantijas okeÄnam no Kornvolas uz Å Å«faundlendu. Å is fakts ir novedis mÅ«sdienu zinÄtni apjukumÄ. Ja radio pÄrraides notiek taisnÄ lÄ«nijÄ (kÄ vajadzÄtu), Å”Ädai pÄrraidei jÄbÅ«t neiespÄjamai. Starp Angliju un KanÄdu nav tieÅ”as redzamÄ«bas lÄ«nijas, kas neŔķÄrso Zemi, tÄpÄc Markoni ziÅai bija jÄlido kosmosÄ. AmerikÄÅu inženieris Arturs Kennelijs un britu fiziÄ·is Olivers Hevisids vienlaikus un neatkarÄ«gi ierosinÄja, ka Ŕīs parÄdÄ«bas izskaidrojums ir jÄsaista ar jonizÄtas gÄzes slÄni, kas atrodas atmosfÄras augÅ”Äjos slÄÅos un spÄj atstarot radioviļÅus atpakaļ uz Zemi (pats Markoni uzskatÄ«ja, ka radioviļÅi sekot Zemes virsmas izliekumam, tomÄr fiziÄ·i to neatbalstÄ«ja).
LÄ«dz 1920. gadsimta XNUMX. gadiem zinÄtnieki bija izstrÄdÄjuÅ”i jaunu aprÄ«kojumu, kas ļÄva vispirms pierÄdÄ«t jonosfÄras esamÄ«bu un pÄc tam izpÄtÄ«t tÄs struktÅ«ru. ViÅi izmantoja vakuuma lampas, lai radÄ«tu Ä«sviļÅu radio impulsus, virziena antenas, lai tos nosÅ«tÄ«tu atmosfÄrÄ un ierakstÄ«tu atbalsis. lai demonstrÄtu rezultÄtus. Jo ilgÄka ir atbalss atgrieÅ”anÄs aizkave, jo tÄlÄk ir jÄatrodas jonosfÄrai. Å o tehnoloÄ£iju sauca par atmosfÄras zondÄÅ”anu, un tÄ nodroÅ”inÄja pamata tehnisko infrastruktÅ«ru radaru izstrÄdei (termins "radars" no RAdio Detection And Ranging parÄdÄ«jÄs tikai pagÄjuÅ”Ä gadsimta 1940. gados ASV flotÄ).
Tas bija tikai laika jautÄjums, kad cilvÄki ar atbilstoÅ”Äm zinÄÅ”anÄm, resursiem un motivÄciju sapratÄ«s Å”Ädu iekÄrtu sauszemes pielietojuma potenciÄlu (tÄtad radara vÄsture ir pretÄja teleskopa vÄsturei, kas pirmo reizi bija paredzÄts izmantoÅ”anai virszemÄ) . Un Å”Äda ieskata iespÄjamÄ«ba palielinÄjÄs, jo radio arvien vairÄk izplatÄ«jÄs pa visu planÄtu un arvien vairÄk cilvÄku pamanÄ«ja traucÄjumus no tuvumÄ esoÅ”iem kuÄ£iem, lidmaŔīnÄm un citiem lieliem objektiem. OtrajÄ laikÄ izplatÄ«jÄs zinÄÅ”anas par augÅ”ÄjÄs atmosfÄras zondÄÅ”anas tehnoloÄ£ijÄm (1932-1933), kad zinÄtnieki sastÄdÄ«ja jonosfÄras karti no dažÄdÄm Arktikas stacijÄm. DrÄ«z pÄc tam komandas LielbritÄnijÄ, ASV, VÄcijÄ, ItÄlijÄ, PSRS un citÄs valstÄ«s izstrÄdÄja savas vienkÄrÅ”ÄkÄs radaru sistÄmas.
ar savu 1935. gada radaru
Tad notika karÅ”, un radaru nozÄ«me valstÄ«m ā un resursi to attÄ«stÄ«bai ā krasi pieauga. Amerikas SavienotajÄs ValstÄ«s Å”ie resursi apkopoja jaunu organizÄciju, kas dibinÄta 1940. gadÄ MIT, kas pazÄ«stama kÄ (tas tika nosaukts tik specifiski, lai maldinÄtu Ärzemju spiegus un radÄ«tu iespaidu, ka radioaktivitÄte tiek pÄtÄ«ta laboratorijÄ - tolaik atombumbÄm maz ticÄja). Rad Lab projekts, kas nekļuva tik slavens kÄ Manhetenas projekts, tomÄr savÄs rindÄs piesaistÄ«ja tikpat izcilus un talantÄ«gus fiziÄ·us no visas ASV. Pieci no pirmajiem laboratorijas darbiniekiem (ieskaitot Šø ) pÄc tam saÅÄma Nobela prÄmijas. LÄ«dz kara beigÄm laboratorijÄ strÄdÄja ap 500 zinÄtÅu doktoru, zinÄtnieku un inženieru, un kopÄ strÄdÄja 4000 cilvÄku. Pusmiljons dolÄru, kas ir salÄ«dzinÄms ar visu ENIAC budžetu, tika iztÄrÄts tikai RadiÄcijas laboratoriju sÄrijai, kas ir divdesmit septiÅu sÄjumu ieraksts par visÄm zinÄÅ”anÄm, kas iegÅ«tas no laboratorijas kara laikÄ (lai gan ASV valdÄ«bas izdevumi radaru tehnoloÄ£ijai nebija ierobežoti Rad Lab budžetam; kara laikÄ valdÄ«ba iegÄdÄjÄs radarus trÄ«s miljardu dolÄru vÄrtÄ«bÄ).
MIT Äka 20, kur atradÄs Rad Lab
Viena no Rad Lab galvenajÄm pÄtniecÄ«bas jomÄm bija augstfrekvences radars. AgrÄ«nie radari izmantoja viļÅu garumus, ko mÄra metros. TaÄu augstÄkas frekvences stari ar viļÅu garumu, ko mÄra centimetros ā mikroviļÅi ā ļÄva izveidot kompaktÄkas antenas un bija mazÄk izkliedÄti lielos attÄlumos, solot lielÄkas priekÅ”rocÄ«bas diapazonÄ un precizitÄtÄ. MikroviļÅu radari varÄtu ietilpt lidmaŔīnas degunÄ un atklÄt objektus zemÅ«denes periskopa lielumÄ.
PirmÄ, kas atrisinÄja Å”o problÄmu, bija britu fiziÄ·u komanda no Birmingemas universitÄtes. 1940. gadÄ viÅi izstrÄdÄja "ā, kas darbojÄs kÄ elektromagnÄtiska āsvilpeā, nejauÅ”u elektrÄ«bas impulsu pÄrvÄrÅ”ot par spÄcÄ«gu un precÄ«zi noregulÄtu mikroviļÅu staru kÅ«li. Å is mikroviļÅu raidÄ«tÄjs bija tÅ«kstoÅ” reižu jaudÄ«gÄks par tÄ tuvÄko konkurentu; tas pavÄra ceļu praktiskiem augstas frekvences radara raidÄ«tÄjiem. TomÄr viÅam bija vajadzÄ«gs pavadonis, uztvÄrÄjs, kas spÄj noteikt augstas frekvences. Un Å”ajÄ brÄ«dÄ« mÄs atgriežamies pie pusvadÄ«tÄju vÄstures.
Magnetrona ŔķÄrsgriezums
KaÄ·a Å«su otrÄ atnÄkÅ”ana
IzrÄdÄ«jÄs, ka vakuumlampas nemaz nav piemÄrotas mikroviļÅu radara signÄlu uztverÅ”anai. Plaisa starp karsto katodu un auksto anodu rada kapacitÄti, kÄ rezultÄtÄ Ä·Äde atsakÄs darboties augstÄs frekvencÄs. LabÄkÄ pieejamÄ tehnoloÄ£ija augstfrekvences radaram bija vecmodÄ«gÄ ""- neliels stieples gabals, kas piespiests pusvadÄ«tÄju kristÄlam. VairÄki cilvÄki to ir atklÄjuÅ”i neatkarÄ«gi, bet vistuvÄk mÅ«su stÄstam ir tas, kas notika Å Å«džersijÄ.
1938. gadÄ Bell Labs noslÄdza lÄ«gumu ar JÅ«ras spÄku, lai izstrÄdÄtu uguns kontroles radaru 40 cm diapazonÄ ā daudz Ä«sÄku un lÄ«dz ar to augstÄku frekvenci nekÄ esoÅ”ie radari pirmsrezonanses magnetronu laikmetÄ. Galvenais pÄtniecÄ«bas darbs tika veikts laboratoriju nodaÄ¼Ä HolmdelÄ, uz dienvidiem no Staten Island. NepagÄja ilgs laiks, lÄ«dz pÄtnieki izdomÄja, kas viÅiem bÅ«tu nepiecieÅ”ams augstfrekvences uztvÄrÄjam, un drÄ«z vien inženieris Džordžs Sautvorts Manhetenas radio veikalos meklÄja vecus kaÄ·u Å«su detektorus. KÄ gaidÄ«ts, tas strÄdÄja daudz labÄk nekÄ lampas detektors, taÄu tas bija nestabils. TÄpÄc Sautvorts meklÄja elektroÄ·Ä«miÄ·i Raselu Ohlu un lÅ«dza viÅu mÄÄ£inÄt uzlabot viena punkta kristÄla detektora reakcijas viendabÄ«gumu.
Ols bija diezgan savdabÄ«gs cilvÄks, kurÅ” par savu likteni uzskatÄ«ja tehnoloÄ£iju attÄ«stÄ«bu un runÄja par periodiskÄm atziÅÄm ar nÄkotnes vÄ«zijÄm. PiemÄram, viÅÅ” paziÅoja, ka tÄlajÄ 1939. gadÄ zinÄja par silÄ«cija pastiprinÄtÄja nÄkotnes izgudroÅ”anu, taÄu liktenis bija lemts citai personai, lai to izgudrotu. IzpÄtÄ«jis desmitiem iespÄju, viÅÅ” izvÄlÄjÄs silÄ«ciju kÄ labÄko vielu Southworth uztvÄrÄjiem. ProblÄma bija spÄja kontrolÄt materiÄla saturu, lai kontrolÄtu tÄ elektriskÄs Ä«paŔības. Tolaik bija plaÅ”i izplatÄ«ti rÅ«pnieciskie silÄ«cija lietÅi, tos izmantoja tÄrauda rÅ«pnÄ«cÄs, taÄu Å”ÄdÄ ražoÅ”anÄ nevienu netraucÄja, teiksim, 1% fosfora saturs silÄ«cijÄ. LÅ«dzot palÄ«dzÄ«bu pÄris metalurgiem, Ols nolÄma iegÅ«t daudz tÄ«rÄkas sagataves, nekÄ bija iespÄjams iepriekÅ”.
StrÄdÄjot, viÅi atklÄja, ka daži no viÅu kristÄliem iztaisno strÄvu vienÄ virzienÄ, bet citi iztaisno strÄvu otrÄ. ViÅi tos sauca par "n-tipa" un "p-veida". TurpmÄkÄ analÄ«ze parÄdÄ«ja, ka par Å”iem veidiem bija atbildÄ«gi dažÄdi piemaisÄ«jumu veidi. SilÄ«cijs atrodas periodiskÄs tabulas ceturtajÄ kolonnÄ, kas nozÄ«mÄ, ka tÄ ÄrÄjÄ apvalkÄ ir Äetri elektroni. TÄ«ra silÄ«cija sagatavÄ katrs no Å”iem elektroniem apvienotos ar kaimiÅu. PiemaisÄ«jumi no treÅ”Äs kolonnas, piemÄram, bors, kurÄ ir par vienu elektronu mazÄk, radÄ«ja ācaurumuā, papildu vietu strÄvas kustÄ«bai kristÄlÄ. RezultÄts bija p-veida pusvadÄ«tÄjs (ar pozitÄ«vo lÄdiÅu pÄrpalikumu). Elementi no piektÄs kolonnas, piemÄram, fosfors, nodroÅ”inÄja papildu brÄ«vos elektronus strÄvas pÄrneÅ”anai, un tika iegÅ«ts n-veida pusvadÄ«tÄjs.
SilÄ«cija kristÄliskÄ struktÅ«ra
Visi Å”ie pÄtÄ«jumi bija ļoti interesanti, taÄu 1940. gadÄ Sautvorts un Ohls nebija tuvÄk augstfrekvences radara darba prototipa izveidei. TajÄ paÅ”Ä laikÄ LielbritÄnijas valdÄ«ba pieprasÄ«ja tÅ«lÄ«tÄjus praktiskus rezultÄtus, jo draudÄja Luftwaffe, kas jau bija izveidojusi ražoÅ”anai gatavus mikroviļÅu detektorus, kas darbojas tandÄmÄ ar magnetronu raidÄ«tÄjiem.
TomÄr tehnoloÄ£iju sasniegumu lÄ«dzsvars drÄ«z vien virzÄ«sies uz Atlantijas okeÄna rietumu pusi. ÄÄrÄils nolÄma atklÄt amerikÄÅiem visus LielbritÄnijas tehniskos noslÄpumus, pirms viÅÅ” faktiski iesaistÄ«jÄs karÄ (jo viÅÅ” pieÅÄma, ka tas tik un tÄ notiks). ViÅÅ” uzskatÄ«ja, ka ir vÄrts riskÄt ar informÄcijas noplÅ«di, jo tad visas Amerikas Savienoto Valstu rÅ«pnieciskÄs iespÄjas tiks izmantotas tÄdu problÄmu risinÄÅ”anÄ kÄ atomieroÄi un radari. LielbritÄnijas zinÄtnes un tehnoloÄ£iju misija (labÄk pazÄ«stama kÄ ) ieradÄs VaÅ”ingtonÄ 1940. gada septembrÄ« un atveda savÄ bagÄÅ¾Ä dÄvanu tehnoloÄ£iju brÄ«numu veidÄ.
Rezonanses magnetrona neticamÄ spÄka atklÄÅ”ana un britu kristÄla detektoru efektivitÄte tÄ signÄla uztverÅ”anÄ atdzÄ«vinÄja amerikÄÅu pÄtÄ«jumus par pusvadÄ«tÄjiem kÄ augstfrekvences radara pamatu. Bija daudz jÄstrÄdÄ, Ä«paÅ”i materiÄlzinÄtnÄ. Lai apmierinÄtu pieprasÄ«jumu, pusvadÄ«tÄju kristÄli ābija jÄražo miljonos, daudz vairÄk, nekÄ bija iespÄjams iepriekÅ”. Bija jÄuzlabo iztaisnoÅ”ana, jÄsamazina triecienjutÄ«ba un sadegÅ”ana, kÄ arÄ« jÄsamazina atŔķirÄ«bas starp dažÄdÄm kristÄlu partijÄm.
Silīcija punkta kontaktu taisngriezis
Rad Lab ir atvÄrusi jaunas pÄtniecÄ«bas nodaļas, lai pÄtÄ«tu pusvadÄ«tÄju kristÄlu Ä«paŔības un to, kÄ tos var modificÄt, lai maksimÄli palielinÄtu vÄrtÄ«gÄs uztvÄrÄja Ä«paŔības. VisdaudzsoloÅ”Äkie materiÄli bija silÄ«cijs un germÄnija, tÄpÄc Rad Lab nolÄma to izmantot droÅ”i un uzsÄka paralÄlas programmas, lai pÄtÄ«tu abus: silÄ«ciju PensilvÄnijas universitÄtÄ un germÄniju Purdue. Nozares giganti, piemÄram, Bell, Westinghouse, Du Pont un Sylvania, uzsÄka savas pusvadÄ«tÄju pÄtniecÄ«bas programmas un sÄka attÄ«stÄ«t jaunas kristÄla detektoru ražoÅ”anas iekÄrtas.
KopÄ«giem pÅ«liÅiem silÄ«cija un germÄnija kristÄlu tÄ«rÄ«ba tika paaugstinÄta no 99% sÄkumÄ lÄ«dz 99,999% - tas ir, lÄ«dz vienai piemaisÄ«juma daļiÅai uz 100 000 atomu. Å ajÄ procesÄ zinÄtnieku un inženieru kadrs iepazinÄs ar germÄnija un silÄ«cija abstraktajÄm Ä«paŔībÄm un pielietoja tehnoloÄ£ijas to kontrolei: kausÄÅ”anai, kristÄlu audzÄÅ”anai, nepiecieÅ”amo piemaisÄ«jumu (piemÄram, bora, kas palielinÄja vadÄ«tspÄju) pievienoÅ”ana.
Un tad karÅ” beidzÄs. PieprasÄ«jums pÄc radara pazuda, bet kara laikÄ iegÅ«tÄs zinÄÅ”anas un prasmes palika, un sapnis par cietvielu pastiprinÄtÄju netika aizmirsts. Tagad skrÄjiens bija izveidot Å”Ädu pastiprinÄtÄju. Un vismaz trÄ«s komandas bija labÄ pozÄ«cijÄ, lai iegÅ«tu Å”o balvu.
Rietumlafajete
PirmÄ bija grupa no Purdue universitÄtes, kuru vadÄ«ja AustrijÄ dzimis fiziÄ·is Karls Larks-Horovics. ViÅÅ” viens pats ar savu talantu un ietekmi izveda universitÄtes fizikas nodaļu no neskaidrÄ«bas un ietekmÄja Rad Lab lÄmumu uzticÄt savai laboratorijai germÄnija izpÄti.
KÄrlis Larks-Horovics 1947. gadÄ, centrÄ, rokÄs pÄ«pi
LÄ«dz 1940. gadu sÄkumam silÄ«cijs tika uzskatÄ«ts par labÄko materiÄlu radaru taisngriežiem, taÄu materiÄls, kas atrodas tieÅ”i zem tÄ periodiskajÄ tabulÄ, arÄ« izskatÄ«jÄs turpmÄkas izpÄtes vÄrts. Ä¢ermÄnijam bija praktiska priekÅ”rocÄ«ba, pateicoties tÄ zemÄkajam kuÅ”anas punktam, kas atviegloja darbu ar to: aptuveni 940 grÄdi, salÄ«dzinot ar 1400 grÄdiem silÄ«cijam (gandrÄ«z tÄds pats kÄ tÄraudam). AugstÄs kuÅ”anas temperatÅ«ras dÄļ bija ÄrkÄrtÄ«gi grÅ«ti izgatavot sagatavi, kas neieplÅ«stu izkausÄtajÄ silÄ«cijÄ, piesÄrÅojot to.
TÄpÄc Lark-Horowitz un viÅa kolÄÄ£i visu karu pavadÄ«ja, pÄtot germÄnija Ä·Ä«miskÄs, elektriskÄs un fizikÄlÄs Ä«paŔības. VissvarÄ«gÄkais ŔķÄrslis bija āreversais spriegumsā: germÄnija taisngrieži pie ļoti zema sprieguma pÄrtrauca strÄvas taisnoÅ”anu un ļÄva tai plÅ«st pretÄjÄ virzienÄ. ReversÄs strÄvas impulss sadedzinÄja atlikuÅ”Äs radara sastÄvdaļas. Viens no Lark-Horowitz absolventiem Seymour Benzer pÄtÄ«ja Å”o problÄmu vairÄk nekÄ gadu un beidzot izstrÄdÄja alvas bÄzes piedevu, kas apturÄja reversos impulsus pie sprieguma lÄ«dz pat simtiem voltu. DrÄ«z pÄc tam Western Electric, Bell Labs ražoÅ”anas nodaļa, sÄka izdot Benzer taisngriežus militÄrÄm vajadzÄ«bÄm.
GermÄnija izpÄte Purdue turpinÄjÄs pÄc kara. 1947. gada jÅ«nijÄ Benzers, jau bÅ«dams profesors, ziÅoja par neparastu anomÄliju: dažos eksperimentos germÄnija kristÄlos parÄdÄ«jÄs augstfrekvences svÄrstÄ«bas. Un viÅa kolÄÄ£is Ralfs Brejs turpinÄja pÄtÄ«t ātilpuma pretestÄ«buā par projektu, kas tika uzsÄkts kara laikÄ. Tilpuma pretestÄ«ba aprakstÄ«ja, kÄ elektrÄ«ba plÅ«st germÄnija kristÄlÄ taisngrieža kontaktpunktÄ. Brejs atklÄja, ka augstsprieguma impulsi ievÄrojami samazinÄja n-tipa germÄnija pretestÄ«bu Ŕīm strÄvÄm. Nezinot viÅÅ” bija liecinieks t.s. "mazÄkumtautÄ«bu" lÄdiÅu nesÄji. n tipa pusvadÄ«tÄjos pÄrmÄrÄ«gais negatÄ«vais lÄdiÅÅ” kalpo kÄ lielÄkÄs daļas lÄdiÅa nesÄjs, bet pozitÄ«vie "caurumi" var nest arÄ« strÄvu, un Å”ajÄ gadÄ«jumÄ augstsprieguma impulsi radÄ«ja caurumus germÄnija struktÅ«rÄ, izraisot mazÄkuma lÄdiÅu nesÄju parÄdÄ«Å”anos. .
Brejs un Benzers, paÅ”i to neapzinoties, nonÄca valdzinoÅ”i tuvu germÄnija pastiprinÄtÄjam. Benzers pieÄ·Ära Bell Labs zinÄtnieku Valteru Breteinu 1948. gada janvÄra konferencÄ, lai ar viÅu apspriestu tilpuma pretestÄ«bu. ViÅÅ” ieteica Brateinam novietot citu kontaktkontaktu blakus pirmajam, kas varÄtu vadÄ«t strÄvu, un tad viÅi varÄtu saprast, kas notiek zem virsmas. Brateins klusi piekrita Å”im priekÅ”likumam un aizgÄja. KÄ redzÄsim, viÅÅ” pÄrÄk labi zinÄja, ko Å”Äds eksperiments varÄtu atklÄt.
Oney-sous-Bois
Purdue grupai bija gan tehnoloÄ£ija, gan teorÄtiskais pamats, lai veiktu lÄcienu tranzistora virzienÄ. Bet viÅi varÄja uzklupt tikai nejauÅ”i. ViÅus interesÄja materiÄla fizikÄlÄs Ä«paŔības, nevis jauna veida ierÄ«ces meklÄjumi. Ä»oti atŔķirÄ«ga situÄcija valdÄ«ja Aunes-sous-Bois (Francija), kur divi bijuÅ”ie radaru pÄtnieki no VÄcijas Heinrihs Velkers un Herberts Mathare vadÄ«ja komandu, kuras mÄrÄ·is bija radÄ«t rÅ«pnieciskas pusvadÄ«tÄju ierÄ«ces.
Velkers vispirms studÄja un pÄc tam mÄcÄ«ja fiziku Minhenes UniversitÄtÄ, kuru vadÄ«ja slavenais teorÄtiÄ·is Arnolds Zomerfelds. KopÅ” 1940. gada viÅÅ” atstÄja tÄ«ri teorÄtisku ceļu un sÄka strÄdÄt pie Luftwaffe radara. Matare (beļģu izcelsmes) uzauga ÄhenÄ, kur studÄja fiziku. ViÅÅ” pievienojÄs VÄcijas radio giganta Telefunken pÄtniecÄ«bas nodaļai 1939. gadÄ. Kara laikÄ viÅÅ” pÄrcÄla savu darbu no BerlÄ«nes uz austrumiem uz abatiju SilÄzijÄ, lai izvairÄ«tos no sabiedroto gaisa uzlidojumiem, un pÄc tam atpakaļ uz rietumiem, lai izvairÄ«tos no SarkanÄs armijas uzbrukuma, galu galÄ nonÄkot amerikÄÅu armijas rokÄs.
TÄpat kÄ viÅu konkurenti Antihitlera koalÄ«cijÄ, vÄcieÅ”i jau 1940. gadu sÄkumÄ zinÄja, ka kristÄla detektori ir ideÄli uztvÄrÄji radaram un ka silÄ«cijs un germÄnija ir visdaudzsoloÅ”Äkie materiÄli to radÄ«Å”anai. Mathare un Welker kara laikÄ mÄÄ£inÄja uzlabot Å”o materiÄlu efektÄ«vu izmantoÅ”anu taisngriežos. PÄc kara abus periodiski pratinÄja par militÄro darbu, un galu galÄ viÅi 1946. gadÄ saÅÄma franÄu izlÅ«kdienesta ielÅ«gumu uz ParÄ«zi.
Compagnie des Freins & Signaux ("bremžu un signÄlu uzÅÄmums"), Westinghouse franÄu nodaļa, saÅÄma lÄ«gumu no Francijas telefonu iestÄdes par cietvielu taisngriežu izveidi un meklÄja vÄcu zinÄtniekus, lai viÅiem palÄ«dzÄtu. Å Äda neseno ienaidnieku alianse var Ŕķist dÄ«vaina, taÄu Ŕī vienoÅ”anÄs izrÄdÄ«jÄs diezgan labvÄlÄ«ga abÄm pusÄm. 1940. gadÄ sakautajiem franÄiem nebija nekÄdu iespÄju iegÅ«t zinÄÅ”anas pusvadÄ«tÄju jomÄ, un viÅiem bija ļoti vajadzÄ«gas vÄcieÅ”u prasmes. OkupÄtÄ un kara plosÄ«tÄ valstÄ« vÄcieÅ”i nevarÄja attÄ«stÄ«ties nevienÄ augsto tehnoloÄ£iju jomÄ, tÄpÄc viÅi izmantoja iespÄju turpinÄt darbu.
Velkers un Mathare iekÄrtoja galveno mÄ«tni divstÄvu mÄjÄ ParÄ«zes Aunes-sous-Bois priekÅ”pilsÄtÄ un ar tehniÄ·u komandas palÄ«dzÄ«bu lÄ«dz 1947. gada beigÄm veiksmÄ«gi ieviesa germÄnija taisngriežus. PÄc tam viÅi pievÄrsÄs nopietnÄkam. balvas: Velkers atgriezÄs pie savas intereses par supravadÄ«tÄjiem, bet Mathare - pie pastiprinÄtÄjiem.
Herberts Matare 1950. gadÄ
Kara laikÄ Mathare eksperimentÄja ar divu punktu kontaktu taisngriežiem - "duodeodÄm", cenÅ”oties samazinÄt Ä·Ädes troksni. ViÅÅ” atsÄka eksperimentus un drÄ«z vien atklÄja, ka otrÄ kaÄ·a Å«sa, kas atrodas 1/100 miljonajÄ daÄ¼Ä no pirmÄs, dažkÄrt var modulÄt strÄvu, kas plÅ«st caur pirmo Å«su. ViÅÅ” radÄ«ja cietvielu pastiprinÄtÄju, kaut arÄ« diezgan bezjÄdzÄ«gu. Lai panÄktu uzticamÄku sniegumu, viÅÅ” vÄrsÄs pie Velkera, kurÅ” kara laikÄ bija guvis plaÅ”u pieredzi darbÄ ar germÄnija kristÄliem. Velkera komanda izaudzÄja lielÄkus, tÄ«rÄkus germÄnija kristÄlu paraugus, un, uzlabojoties materiÄla kvalitÄtei, Mathare punktu kontaktu pastiprinÄtÄji kļuva uzticami lÄ«dz 1948. gada jÅ«nijam.
"Tranzistrona" rentgenstaru attÄls, kura pamatÄ ir Mathare Ä·Äde, kuram ir divi saskares punkti ar germÄniju
Maharam pat bija teorÄtisks notiekoÅ”Ä modelis: viÅÅ” uzskatÄ«ja, ka otrais kontakts germÄnijÄ izveido caurumus, paÄtrinot strÄvas pÄreju caur pirmo kontaktu, nodroÅ”inot mazÄkuma lÄdiÅu nesÄjus. Velkers viÅam nepiekrita un uzskatÄ«ja, ka notiekoÅ”ais ir atkarÄ«gs no kaut kÄda lauka efekta. TomÄr, pirms viÅi varÄja izstrÄdÄt ierÄ«ci vai teoriju, viÅi uzzinÄja, ka grupa amerikÄÅu bija izstrÄdÄjusi tieÅ”i tÄdu paÅ”u koncepciju - germÄnija pastiprinÄtÄju ar diviem punktveida kontaktiem - seÅ”us mÄneÅ”us iepriekÅ”.
Marejs Hills
Kara beigÄs Mervins Kellijs reformÄja Bell Labs pusvadÄ«tÄju pÄtniecÄ«bas grupu, kuru vadÄ«ja Bils Å oklijs. Projekts pieauga, saÅÄma vairÄk finansÄjuma un pÄrcÄlÄs no sÄkotnÄjÄs laboratorijas Äkas ManhetenÄ uz paplaÅ”inÄmo pilsÄtiÅu Murray Hill, Å Å«džersijÄ.
Murray Hill Campus, apm. 1960. gads
Lai no jauna iepazÄ«tos ar progresÄ«viem pusvadÄ«tÄjiem (pÄc kara laikÄ pavadÄ«tÄ laika operÄciju izpÄtÄ), Å oklijs 1945. gada pavasarÄ« apmeklÄja Rasela Ohla Holmdela laboratoriju. Ohls kara gadus pavadÄ«ja, strÄdÄjot pie silÄ«cija, un netÄrÄja laiku. ViÅÅ” parÄdÄ«ja Å oklijam paÅ”a konstruÄtu neapstrÄdÄtu pastiprinÄtÄju, ko viÅÅ” sauca par ādesisteriā. ViÅÅ” paÅÄma silÄ«cija punkta kontaktu taisngriezi un caur to nosÅ«tÄ«ja strÄvu no akumulatora. AcÄ«mredzot akumulatora siltums samazinÄja pretestÄ«bu visÄ kontaktpunktÄ un pÄrvÄrta taisngriezi par pastiprinÄtÄju, kas spÄj pÄrraidÄ«t ienÄkoÅ”os radio signÄlus uz Ä·Ädi, kas ir pietiekami jaudÄ«ga, lai barotu skaļruni.
Efekts bija rupjÅ” un neuzticams, nederÄ«gs komercializÄcijai. TomÄr ar to pietika, lai apstiprinÄtu Å oklija viedokli, ka ir iespÄjams izveidot pusvadÄ«tÄju pastiprinÄtÄju, un tas ir jÄnosaka par prioritÄti pÄtÄ«jumos cietvielu elektronikas jomÄ. TieÅ”i Ŕī tikÅ”anÄs ar Ola komandu pÄrliecinÄja Å okliju, ka vispirms ir jÄizpÄta silÄ«cijs un germÄnija. ViÅiem bija pievilcÄ«gas elektriskÄs Ä«paŔības, un Ohla kolÄÄ£i metalurgi Džeks Skafs un Henrijs Terers kara laikÄ bija guvuÅ”i pÄrsteidzoÅ”us panÄkumus Å”o kristÄlu audzÄÅ”anÄ, attÄ«rÄ«Å”anÄ un dopingÄ, pÄrspÄjot visas tehnoloÄ£ijas, kas pieejamas citiem pusvadÄ«tÄju materiÄliem. Å oklija grupa vairs negrasÄ«jÄs tÄrÄt laiku pirmskara vara oksÄ«da pastiprinÄtÄjiem.
Ar Kellijas palÄ«dzÄ«bu Å oklijs sÄka komplektÄt jaunu komandu. Galvenie spÄlÄtÄji bija Valters Breteins, kurÅ” palÄ«dzÄja Å oklijam pirmajÄ mÄÄ£inÄjumÄ izveidot cietvielu pastiprinÄtÄju (1940. gadÄ), un Džons BÄrdÄ«ns, jauns fiziÄ·is un jaunais Bell Labs darbinieks. BÄrdÄ«nam, iespÄjams, bija visplaÅ”ÄkÄs zinÄÅ”anas par cietvielu fiziku no jebkura komandas locekļa ā viÅa disertÄcijÄ tika aprakstÄ«ts elektronu enerÄ£ijas lÄ«menis nÄtrija metÄla struktÅ«rÄ. ViÅÅ” bija arÄ« vÄl viens Džona Hasbruka van Vleka protežÄ, piemÄram, Atanasovs un Brateins.
Un tÄpat kÄ Atanasovs, arÄ« BÄrdÄ«na un Å oklija disertÄcijas prasÄ«ja ÄrkÄrtÄ«gi sarežģītus aprÄÄ·inus. ViÅiem bija jÄizmanto Alana Vilsona definÄtÄ pusvadÄ«tÄju kvantu mehÄniskÄ teorija, lai aprÄÄ·inÄtu materiÄlu enerÄ£ijas struktÅ«ru, izmantojot Monro darbvirsmas kalkulatoru. PalÄ«dzot izveidot tranzistoru, viÅi faktiski palÄ«dzÄja izglÄbt nÄkamos absolventus no Å”Äda darba.
Å oklija pirmÄ pieeja cietvielu pastiprinÄtÄjam balstÄ«jÄs uz to, ko vÄlÄk sauca par "". ViÅÅ” piekÄra metÄla plÄksni virs n-veida pusvadÄ«tÄja (ar negatÄ«vo lÄdiÅu pÄrpalikumu). Uzliekot plÄksnei pozitÄ«vu lÄdiÅu, uz kristÄla virsmas tika uzvilkti liekie elektroni, radot negatÄ«vu lÄdiÅu upi, caur kuru varÄja viegli plÅ«st elektriskÄ strÄva. PastiprinÄtais signÄls (ko attÄlo plÄksnÄ«tes uzlÄdes lÄ«menis) Å”ÄdÄ veidÄ varÄtu modulÄt galveno Ä·Ädi (iet gar pusvadÄ«tÄja virsmu). Å Ä«s shÄmas efektivitÄti viÅam ieteica teorÄtiskÄs zinÄÅ”anas fizikÄ. Bet, neskatoties uz daudziem eksperimentiem un eksperimentiem, shÄma nekad nedarbojÄs.
LÄ«dz 1946. gada martam BÄrdÄ«ns bija izveidojis labi izstrÄdÄtu teoriju, kas izskaidroja tÄ iemeslu: pusvadÄ«tÄja virsma kvantu lÄ«menÄ« uzvedas savÄdÄk nekÄ tÄ iekÅ”puse. NegatÄ«vie lÄdiÅi, kas piesaistÄ«ti virsmai, tiek iesprostoti "virsmas stÄvokļos" un bloÄ·Ä elektriskÄ lauka iekļūŔanu plÄksnÄ materiÄlÄ. PÄrÄjÄ komanda uzskatÄ«ja, ka Ŕī analÄ«ze ir pÄrliecinoÅ”a, un uzsÄka jaunu pÄtniecÄ«bas programmu trÄ«s virzienos:
- PierÄdÄ«t virsmas stÄvokļu esamÄ«bu.
- IzpÄtiet to Ä«paŔības.
- IzdomÄjiet, kÄ tos uzvarÄt un panÄkt, lai tas darbotos .
PÄc pusotru gadu ilgas izpÄtes un eksperimentÄÅ”anas 17. gada 1947. novembrÄ« Brateins veica izrÄvienu. ViÅÅ” atklÄja, ka, ja viÅÅ” starp plÄksni un pusvadÄ«tÄju ievieto ar jonu pildÄ«tu Ŕķidrumu, piemÄram, Å«deni, elektriskais lauks no plÄksnÄ«tes virzÄ«s jonus pusvadÄ«tÄja virzienÄ, kur tie neitralizÄs virsmas stÄvokļos iesprostotos lÄdiÅus. Tagad viÅÅ” varÄja kontrolÄt silÄ«cija gabala elektrisko uzvedÄ«bu, mainot plÄksnÄ«tes lÄdiÅu. Å ie panÄkumi deva BÄrdÄ«nam ideju par jaunu pieeju pastiprinÄtÄja izveidei: ieskauj taisngrieža kontaktpunktu ar elektrolÄ«ta Å«deni un pÄc tam izmanto otru vadu Å«denÄ«, lai kontrolÄtu virsmas apstÄkļus un tÄdÄjÄdi kontrolÄtu galvenÄs strÄvas vadÄ«tspÄjas lÄ«meni. kontaktpersona. TÄ BÄrdÄ«ns un Breteins sasniedza finiÅ”u.
BÄrdÄ«na ideja darbojÄs, taÄu pastiprinÄjums bija vÄjÅ” un darbojÄs ļoti zemÄs, cilvÄka ausij nepieejamÄs frekvencÄs ā tÄpÄc tas bija nederÄ«gs kÄ telefona vai radio pastiprinÄtÄjs. BÄrdÄ«ns ierosinÄja pÄriet uz pretsprieguma izturÄ«go germÄniju, kas ražots PurdÄ«, uzskatot, ka uz tÄ virsmas sakrÄjas mazÄk lÄdiÅu. PÄkÅ”Åi viÅi saÅÄma spÄcÄ«gu pieaugumu, taÄu pretÄjÄ virzienÄ nekÄ gaidÄ«ts. ViÅi atklÄja mazÄkuma nesÄja efektu - gaidÄ«to elektronu vietÄ strÄva, kas plÅ«st caur germÄniju, tika pastiprinÄta ar caurumiem, kas nÄk no elektrolÄ«ta. StrÄva uz stieples elektrolÄ«tÄ radÄ«ja p-veida slÄni (lieko pozitÄ«vo lÄdiÅu reÄ£ionu) uz n-veida germÄnija virsmas.
TurpmÄkie eksperimenti parÄdÄ«ja, ka elektrolÄ«ts vispÄr nav vajadzÄ«gs: vienkÄrÅ”i novietojot divus kontaktpunktus tuvu germÄnija virsmai, bija iespÄjams modulÄt strÄvu no viena no tÄm uz strÄvu, kas atrodas otrÄ. Lai tos tuvinÄtu pÄc iespÄjas tuvÄk, Bretens aptÄ«ja zelta folijas gabalu ap trÄ«sstÅ«rveida plastmasas gabalu un pÄc tam uzmanÄ«gi nogrieza foliju beigÄs. PÄc tam viÅÅ”, izmantojot atsperi, piespieda trÄ«sstÅ«ri pret germÄniju, kÄ rezultÄtÄ abas griezuma malas pieskÄrÄs tÄ virsmai 0,05 mm attÄlumÄ. Tas pieŔķīra Bell Labs tranzistora prototipam raksturÄ«go izskatu:
Brattain un Bardeen tranzistora prototips
TÄpat kÄ Mathare un Welker ierÄ«ce, tÄ principÄ bija klasiska "kaÄ·a Å«sas", tikai ar diviem saskares punktiem viena vietÄ. 16. decembrÄ« tas radÄ«ja ievÄrojamu jaudas un sprieguma pieaugumu un 1000 Hz frekvenci dzirdamajÄ diapazonÄ. NedÄļu vÄlÄk, pÄc nelieliem uzlabojumiem, BÄrdÄ«ns un Breteins bija palielinÄjuÅ”i spriegumu par 100 reizÄm un jaudu par 40 reizÄm un pierÄdÄ«ja Bell direktoriem, ka viÅu ierÄ«ce spÄj radÄ«t dzirdamu runu. Džons PÄ«rss, vÄl viens cietvielu izstrÄdes komandas loceklis, ieviesa terminu "tranzistors" pÄc Bela vara oksÄ«da taisngrieža, varistora, nosaukuma.
NÄkamos seÅ”us mÄneÅ”us laboratorija jauno radÄ«jumu turÄja noslÄpumÄ. VadÄ«ba vÄlÄjÄs pÄrliecinÄties, ka viÅi ir sÄkuÅ”i tranzistora komercializÄciju, pirms kÄds cits to dabÅ«. Preses konference bija paredzÄta 30. gada 1948. jÅ«nijÄ, tieÅ”i laikÄ, lai sagrautu Velkera un Mahara sapÅus par nemirstÄ«bu. TikmÄr pusvadÄ«tÄju izpÄtes grupa klusi sabruka. UzzinÄjis par BÄrdÄ«na un Breteina sasniegumiem, viÅu priekÅ”nieks Bils Å oklijs sÄka strÄdÄt, lai uzÅemtos visu godu sev. Un, lai gan viÅÅ” spÄlÄja tikai novÄroÅ”anas lomu, Å oklijs publiskajÄ prezentÄcijÄ saÅÄma lÄ«dzvÄrtÄ«gu, ja ne lielÄku publicitÄti ā kÄ tas redzams Å”ajÄ publicÄtajÄ fotoattÄlÄ, kurÄ viÅÅ” redzams notikumu vidÅ«, tieÅ”i blakus laboratorijas stendam:
1948. gada publicitÄtes foto - BÄrdÄ«ns, Å oklis un Breteins
TomÄr ar vienlÄ«dzÄ«gu slavu Å oklijam nepietika. Un, pirms kÄds Ärpus Bell Labs uzzinÄja par tranzistoru, viÅÅ” bija aizÅemts ar tÄ izgudroÅ”anu paÅ”am. Un Å”is bija tikai pirmais no daudziem Å”Ädiem izgudrojumiem.
Ko vÄl lasÄ«t
- Roberts Buderi, Izgudrojums, kas mainīja pasauli (1996)
- Maikls Riordans, āHow Europe Missed the Transistorā, IEEE Spectrum (1. gada 2005. novembris)
- Maikls Riordans un Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armands Van Dormaels, āFranÄu tranzistorsā (1994)
Avots: www.habr.com